小流域防洪治理工程研究—以德安縣林泉鄉防洪工程為例

王建明，王芳佳

（1.河海大學設計研究院有限公司江西分公司，江西 南昌 330000；2.江西省安瀾工程咨詢有限公司，江西 南昌 330000）

1 前言

暴雨頻發易引發各類災害。為防止強降雨引起水位上漲產生洪水，對當地居民生產生活造成威脅，需提前建設好防洪治理工程。關于小流域防洪工程，有許多學者進行了相應研究。甘小榮[1]認為小流域防洪出現問題的主要原因是防洪設計要求標準較低，難以滿足泄洪要求，同時當地居民防災減災預警意識不強。因此，一旦發生洪水將產生難以估量的損失。張大茹[2]基于Mike21FM的技術方法對洪水發生后可能淹沒的地區區域進行預測，為堤防工程的設置提供參考依據。陳文龍等[3]基于平面水動力模型計算了可能產生漫堤、潰堤的洪水模型演化推進過程，可為實際工程提供參考。侯志軍等[4]以小浪底水庫為對象研究了黃河中下游防洪能力，認為當水量較小時，可利用小浪底水庫排泄水能力，對下游河道沉積的泥沙進行沖刷，保證河道安全。王云飛、劉文達等[5-6]分別以小甸子防洪區和余慶河普興河段為例，研究該流域防洪堤岸的設計及其防洪設計工程，可為相似工程提供參考借鑒。黃偉濤、張繼斌等[7-8]以實際工程為例，研究渭河全線防災減災工程效應和黃甫鎮防洪工程洪水位的設計計算方法。

本文以德安縣林泉鄉防洪工程為例研究小流域防洪治理工程的設計及其工程效益分析。

2 工程概況

該防洪工程治理河段主要分布在清塘河和支流太平河，治理總長度為9.34 km。工程區域水利設施建設標準低，基礎設施不配套，制約了圩區經濟的快速發展。隨著生產的快速發展，城鄉建設不斷推進，洪澇災害造成的經濟損失也逐年增加，大橋東堤加固建設迫在眉睫。

3 氣象水文條件及水量設計

據附近的德安氣象站觀測資料統計，多年平均降水量為1338.6 mm，降水量年際變化較大，最大年降水量為2110.0 mm，而最小年降水量僅865.6 mm，統計年限內，最大降雨量為最小降雨量的2倍，年內降雨極不均勻，夏季為降雨集中期，占年降水量的46.0%。在伏秋季節，氣溫高、蒸發量大。據統計，多年平均蒸發量為1141.7 mm；設計洪水、枯水流量可根據梓坊水文站監測資料來確定。

為了確定設計洪峰流量相應水位，需要對下游起推水位點繪制水位～流量關系曲線。本流域附近無實測水文觀測資料，工程最下游在比較順直的河道上，且河寬較窄，控制性良好，可作為控制斷面，其水位～流量關系采用水力學公式Q=1/n×A×R2/3×J1/2推算。橫斷面資料采用本公司實測成果；比降J根據本階段河道縱斷面、同時水面線及調查洪水水面線綜合確定，J取3.3‰；綜合糙率n根據河槽地形地貌、河床組成及床面特性，參照“我國天然河流河道糙率參考表”選定，糙率系數n值取0.03。根據以上公式由防洪控制斷面處水力要素即可求得下游控制斷面的水位～流量關系曲線，成果見表1，關系曲線見圖1。

圖1 控制斷面水位～流量關系曲線圖

表1 控制斷面水位～流量關系表

4 治理措施研究

為保證當地居民生產生活，保證經濟快速平穩發展，防洪治理實施項目主要有：堤防加固工程、河道疏浚工程、河道護岸工程、穿堤涉河建筑物改造工程等。本防洪工程治理清塘村黃家畈大橋上游300 m至坳背朱村下游200 m段清塘河段、清塘村洪家咀西南側至清塘河交匯口段太平河支流段，共計9.34 km；治理涉河建筑物16座（處）（涵管9處、改造溢流堰4處、拆除重建阻水人行橋2座、改造渡槽1座）。

4.1 河道疏浚工程

根據現狀河勢及測量資料，本次設計擬對主河床范圍內沙洲及束窄河流段河灘進行清淤整治，以平順河道縱坡，減小糙率。疏浚開挖料可以利用于堤后填塘壓浸，其它棄料運至指定棄渣場堆放，不得隨意堆放在河道內。

疏浚河道總長4.5km（清塘河段長4.5km，太平河支流0.0 km，疏浚工程總量8.97萬m3），河道清障、拓寬、清淤疏浚范圍：樁號 QT0+000～QT1+200、QT2+700～QT2+900、QT3+100～QT3+700、QT4+100～QT6+200。

4.2 河道護岸工程

根據調查該項目防洪工程堤防總長共計7.017 km，需要進行改造的工程段長度為5.576 km，不需要進行改造段為1.447 km。其中：預制塊護堤0.7 km，砼預制塊+網格草皮護堤3.036 km，網格草皮護堤1.64 km，砼護堤0.2 km，泥結石路面5.576 km。

根據調查工程區域岸坡總長為11.123 km，需進行工程措施加固處理的長度共6.047 km，可維持原狀態的長度為5.076 km治理措施分為干砌石護岸和砼擋墻護岸，其中：干砌石護岸5.847 km，砼擋墻護岸0.2 km。

4.3 穿堤涉河建筑物工程

林泉鄉防洪工程穿堤和涉河建筑物主要有：涵管9處，共計194 m，改造灌溉堰4座（黃家畈堰壩、曹家畈堰壩、下中口攔河堰、洪家咀堰壩）以利于河道內淤塞及時排暢、拆除重建阻水人行橋2座（洪家嘴人行橋、晏家鋪人行橋）、改建渡槽1座。

4.4 防洪堤岸設計

（1）型式一：預制塊護坡堤防

設計堤頂超高0.8 m，堤頂寬3.0 m（泥結石路面寬2.5 m）；迎水坡1∶2.0，采用15 cm厚砼預制塊皮護坡，堤腳設80 cm×80 cm砼固腳；背水坡1：2，背水坡為草皮護坡,該斷面用于清塘河右岸QT5+700～QT6+400共0.7 km的加固（護坡范圍見表2）。

表2 預制塊+網格草皮護坡堤防范圍統計表

（2）型式二：3.0 m寬預制塊+網格草皮護坡

設計堤頂超高0.8 m，堤頂寬3.0 m（泥結石路面寬2.5 m）；迎水坡設80 cm×80 cm的C20砼固腳+10 cm厚砼預制塊（下鋪10 cm厚碎石墊層）+C20砼壓頂+網格草皮護坡，迎水面采用粘土回填。背水坡設草皮護坡，坡比1：2，疏浚料回填。防護型式見圖4。該斷面用于加固堤段范圍見表3。

表3 預制塊+網格草皮護坡堤防范圍統計表

(3)型式三：3.0 m寬網格護坡堤防

本防護型式主要用于堤防迎水面有二級坡且一級坡邊坡較緩且穩定，二級坡較陡有沖刷跡象堤段。設計堤頂超高0.8 m，堤頂寬3.0 m（泥結石路面寬2.5 m）；迎水坡設80 cm×80 cm的C20砼固腳+網格草皮護坡至C20砼路肩或者C20砼壓頂，迎水面采用粘土回填。背水坡設草皮護坡，坡比1：2，疏浚料回填。防護型式見圖5。該斷面用于加固堤段范圍見表4。

表4 清塘河網格草皮護坡堤防范圍統計表

5 工程效益分析

通過河道疏浚工程處理，清理了河床底部長期以來淤積的各種沉積物，擴大了河道過水斷面有利于河道在洪水到來時進行泄洪。河道護岸工程的建設，保證了河道兩側岸坡的穩定性，在河道正常過水時，兩側岸坡不形成塌岸堵塞河流。對原有水利設施的改造設計使得原本設計標準較低的設施能滿足現階段的泄洪排水要求，以較少的經濟投資換來較大的安全收益。

工程建設完成后保障了研究區2500人的安全，農田0.25 km2，保護區域總面積4.24 km2。

6 結語

（1）以實際工程為例，介紹了當地防洪工程治理措施，主要有堤防加固工程、河道疏浚工程、河道護岸工程、穿堤涉河建筑物改造工程。

（2）根據氣象監測資料獲取枯水、洪水水位，分析控制斷面水位～流量關系曲線圖，為后序工程設計提供設計依據。

（3）介紹了該地區治理工程中的三種護坡堤岸工程，工程完成后惠及當地居民生活，可為以后相似工程提供參考借鑒。